रोमन टेलीस्कोप रविवार सुबह लॉन्च होगा

NASA का 4.3 अरब डॉलर का Nancy Grace Roman Space Telescope रविवार, 30 अगस्त को सुबह 7:26 बजे EDT पर Kennedy Space Center के पैड 39A से SpaceX Falcon Heavy द्वारा लॉन्च किए जाने का लक्ष्य है। यह समय घड़ी का समय है, कोई नारा नहीं। Florida के Space Coast से एक भारी-भरकम रॉकेट पर एक flagship वेधशाला रवाना होने वाली है, Space Force के मौसम अधिकारियों ने अनुकूल परिस्थितियों की संभावना 60 प्रतिशत बताई है, और NASA का अगला महान आकाश सर्वेक्षण East Coast पर नाश्ते से पहले पृथ्वी छोड़ने वाला है।

यह मिशन उस सार्वजनिक कैलेंडर से पहले ही आगे निकल चुका है, जो कभी इसकी समय-सीमा तय करता था। यह flagship नौ महीने पहले लॉन्च हो रहा है। इतने बड़े कार्यक्रम में यह कोई मामूली गणना-त्रुटि नहीं है। यह एक संकुचित समय-सारिणी है, जो एक तैयार वेधशाला को लॉन्च पैड पर ला रही है, जबकि जिस विज्ञान ने इसकी लागत को उचित ठहराया था — dark energy, dark matter, और 100,000 से अधिक exoplanets की खोज — वही अब भी NASA इसे लेकर पैड तक जा रही है।

रविवार सुबह पैड 39A पर

वाहन SpaceX Falcon Heavy है। पैड Kennedy Space Center का 39A है—तटीय कंक्रीट से बना वह स्थल, जिसे सबसे भारी अमेरिकी प्रक्षेपणों के लिए तैयार किया गया है। Falcon Heavy वह रॉकेट है जिसका इस्तेमाल तब किया जाता है जब माल बहुत भारी हो और गंतव्य निचली कक्षा न हो। Roman दोनों ही है। वेधशाला 42 फुट लंबी है और इसका वजन 18,000 पाउंड है। यही आयाम बताते हैं कि पारंपरिक single-core launcher गलत साधन क्यों है और three-core heavy lifter सही क्यों। 42 फुट का अंतरिक्षयान एक ट्रक है, cubesat नहीं। 18,000 पाउंड का अंतरिक्षयान एक भार है, rideshare नहीं।

समय “रविवार को कभी” नहीं है। यह सुबह 7:26 बजे EDT है। Deep-space मिशनों की launch windows ज्यामिति पर निर्भर होती हैं। रॉकेट को टेलीस्कोप को ऐसे मार्ग पर रखना होगा, जो उसे Sun-Earth L2 तक ले जाए—पृथ्वी से लगभग दस लाख मील दूर एक गुरुत्वीय पड़ाव। समय बहुत चूक गया तो उस शांत parking spot की ओर प्रक्षेप-पथ बनाना महंगा, या उस प्रयास में असंभव, हो सकता है। रविवार सुबह वह प्रयास है जिसे NASA ने निर्धारित किया है।

पैड 39A कोई रहस्य नहीं है। यह अमेरिकी अंतरिक्ष उड़ान का सबसे अधिक फोटो खींचा गया औद्योगिक क्षेत्र है—वह मंच, जहाँ से NASA और हाल में वाणिज्यिक ध्वजों के तहत लोग और माल ग्रह से बाहर भेजे गए हैं। रविवार का ग्राहक NASA है। रविवार का रॉकेट SpaceX है। रविवार का payload 4.3 अरब डॉलर की वह वेधशाला है, जिसका नाम Nancy Grace Roman पर रखा गया है—एक ऐसा नाम जो उस टेलीस्कोप पर अंकित है, जो घड़ी के अनुसार सब ठीक रहा तो उड़ती हुई सर्वेक्षण मशीन बनने वाला है।

60 प्रतिशत वाला आकाश

Space Force के मौसम अधिकारियों ने अनुकूल परिस्थितियों की संभावना 60 प्रतिशत बताई है। यह सिक्का उछालने से बेहतर है और पक्की बात से कम। Kennedy में अगस्त के अंत में बरसात का मौसम होता है। Cape के ऊपर गरज-चमक वाले तूफान बनते हैं। ऊंचाई पर हवाएं बदलती हैं। Range के नियम बिजली, घने बादलों और ऐसे wind shear पर ध्यान देते हैं जिन्हें Falcon Heavy से नजरअंदाज करने को नहीं कहा जा सकता। 60 प्रतिशत का अनुमान आधिकारिक आकलन है, कोई अनुभूति नहीं। इसका अर्थ है कि मौसम संबंधी जानकारी के जिम्मेदार अधिकारी उड़ान का रास्ता भी देखते हैं और प्रतीक्षा का रास्ता भी।

Launch scrub से टेलीस्कोप का स्वरूप नहीं बदलेगा। केवल सुबह बदल जाएगी। पैड पर मौजूद hardware वही 42 फुट, 18,000 पाउंड की वेधशाला रहेगा। रॉकेट फिर भी Falcon Heavy होगा। गंतव्य फिर भी L2 होगा। फिलहाल सार्वजनिक घड़ी रविवार सुबह 7:26 बजे EDT ही दिखा रही है, Space Force की ओर से 60 प्रतिशत की मंजूरी के साथ।

एक Hubble-class आंख, जो surplus के रूप में शुरू हुई

Roman कोई छोटा explorer नहीं है। यह 42 फुट, 18,000 पाउंड की वेधशाला है, जिसे 7.9 फुट के Hubble-class दर्पण के इर्द-गिर्द बनाया गया है। NASA पहले वाक्य में Hubble-class तुलना चाहती है, और व्यास के मामले में यह उचित है। Hubble की प्रसिद्धि उसके primary optic के आकार और उस optic से वायुमंडल के ऊपर से संभव हुई तस्वीरों की तीक्ष्णता की वजह से है। Roman उसी आकार-वर्ग का दर्पण लेकर जा रहा है। अंतर 7.9 फुट के aperture में नहीं, बल्कि उसे दिए गए काम में है।

यह glass किसी नागरिक खगोल-विज्ञान परियोजना के रूप में शुरू नहीं हुआ था। National Reconnaissance Office ने यह दर्पण दान किया, एक जासूसी-उपग्रह कार्यक्रम रद्द होने के बाद। वह उत्पत्ति-कथा अब hardware का हिस्सा है। पृथ्वी को असाधारण बारीकी से देखने के लिए तैयार किया गया एक classified optical system, उसका कार्यक्रम समाप्त होने पर surplus बन गया। NASA ने optic लिया और उसके इर्द-गिर्द आकाश सर्वेक्षण बनाया। यही दान कारण है कि Hubble-class aperture किसी नए flagship के केंद्र में आ सका, बिना glass के सबसे महंगे हिस्से को शून्य से शुरू किए। इस मामले में cancellation अंत नहीं था। यह एक agency के अधूरे satellite से दूसरी agency की 4.3 अरब डॉलर की वेधशाला तक 7.9 फुट की आंख का स्थानांतरण था।

नीचे देखने से बाहर देखने तक

एक spy satellite जमीन पर नजर रखता है। Cosmology telescope अंधेरे पर नजर रखता है। Photons फिर भी photons ही होते हैं। 7.9 फुट का optic उनमें से बहुत-से photons एकत्र करता है, इसलिए दोनों क्षेत्रों को इतने बड़े दर्पण चाहिए। बदलाव pointing और focus पर लगे instrument में आया है। Roman शहरों का मानचित्र नहीं बनाएगा। यह आकाश का मानचित्र बनाएगा, और ऐसा 300-megapixel wide-field camera के साथ करेगा—यही असली कारण है कि सर्वेक्षण मशीन के रूप में वेधशाला Hubble से आगे निकल सकती है।

Hubble की प्रतिभा छोटे क्षेत्र में लंबे समय तक देखने में है: एक deep field, जो अंधेरे वर्ग को आकाशगंगाओं के संग्रहालय में बदल देता है। Roman का design इसके विपरीत है। Field चौड़ा है। Scan तेज है। Pixels की धारा तेज़ी से आती है। दर्पण Hubble-class है, इसलिए तस्वीरें महत्वपूर्ण होने लायक तीक्ष्ण हैं। Camera wide है, इसलिए तस्वीरें महत्वपूर्ण होने लायक पर्याप्त संख्या में हैं। दोनों मिलकर एक ऐसी वेधशाला बनाते हैं, जिसे आकाश को Hubble से 1,000 गुना तेज़ी से स्कैन करने के लिए तैयार किया गया है। यही गुणक मिशन है। यह रॉकेट के बारे में डींग नहीं है। यह इस बात का दावा है कि 7.9 फुट का optic, 300-megapixel detector से जुड़कर, कितनी तेजी से आकाशीय क्षेत्र को कवर कर सकता है—वह क्षेत्र जिसे Hubble एक पीढ़ी बाद भी postage stamp की तरह टुकड़ा-टुकड़ा करता रहता।

शांत parking spot तक दस लाख मील

Roman Sun-Earth L2 की ओर जा रहा है, जो पृथ्वी से लगभग दस लाख मील दूर है। L2 कोई पर्यटन-नारा नहीं है। यह Sun-Earth line पर एक बिंदु है, सूर्य से देखने पर पृथ्वी के पार, जहां दोनों पिंडों का गुरुत्व और spacecraft की orbital motion इस तरह संतुलित हो सकते हैं कि यान मामूली ईंधन के साथ अपनी स्थिति बनाए रखे। वहां से पृथ्वी और सूर्य लगभग एक ही दिशा में दिखाई देते हैं। दूसरी दिशा का आकाश अंधेरा, ठंडा और स्थिर है। Wide-field survey को यही चाहिए: ऐसा perch, जो हर नब्बे मिनट में पृथ्वी की छाया में आता-जाता न हो, ऐसा thermal environment जो तेज रोशनी से रात में अचानक न बदले, और ऐसा दृश्य जो उस ग्रह से बाधित न हो जिसे टेलीस्कोप अभी छोड़कर आया है।

लगभग दस लाख मील की दूरी यह भी बताती है कि यह Falcon Heavy की उड़ान क्यों है, low-Earth platform तक की सवारी क्यों नहीं। Hubble इतना पास है कि अंतरिक्ष यात्री कभी उसकी सेवा के लिए गए थे। Roman उस पड़ोस से बाहर जा रहा है। L2 पर servicing call नहीं होगी। पांच वर्षीय प्राथमिक मिशन को उस hardware के साथ काम करना होगा, जो पैड 39A से रवाना होगा। रॉकेट में 42 फुट के भीतर समाई 18,000 पाउंड की वेधशाला को deploy, cool, lock on और चलना होगा—दर्पण पर किसी मानव हाथ के बिना।

रविवार के burn का लक्ष्य L2 क्यों है

रविवार का launch विज्ञान नहीं है। रविवार का launch transfer है। वेधशाला को पैड से हटाकर, वायुमंडल पार कराकर, ऐसे मार्ग पर डालना है जो L2 की ओर coast और correction करता हुआ जाएगा। वहां पहुंचने के बाद, लगभग दस लाख मील दूर, टेलीस्कोप खुल सकता है और वह survey शुरू कर सकता है जिसके लिए इसे बनाया गया है। तब तक यह केवल cargo है: Falcon Heavy पर मुड़ी हुई 42 फुट की वेधशाला, Space Force अधिकारियों के 60 प्रतिशत वाले मौसम आकलन पर निर्भर, जिन्हें dark energy की तब तक परवाह नहीं जब तक Kennedy के ऊपर आकाश उड़ान के लिए पर्याप्त साफ न हो।

दस लाख मील के आंकड़े को शाब्दिक रूप से याद रखना उपयोगी है। यह कविता वाला “deep space” नहीं है। यह एक दूरी है। Radio commands को समय लगता है। Downlinks को समय लगता है। 300-megapixel camera, जो लगभग 2,500 terabytes डेटा घर भेजने वाला है, उस archive को किसी साधारण local antenna से नहीं भेज सकता। L2 एक साथ वैज्ञानिक लाभ और communications problem है। NASA ने फिर भी इसे चुना, क्योंकि survey ही मुख्य उद्देश्य है।

Archive को भर देने वाला camera

Hubble-class mirror को survey engine में बदलने वाला instrument 300-megapixel wide-field camera है। Wide field में 300 million pixels का अर्थ है कि एक ही pointing में आकाश के बड़े हिस्सों की तस्वीर ली जा सकती है, बजाय इसके कि Hubble की तरह छोटे detector से उन्हें टुकड़ों में जोड़ा जाए। यही 1,000 गुना तेज़ होने का यांत्रिक अर्थ है। यहां speed का मतलब coverage है। इसका मतलब है कि टेलीस्कोप वैज्ञानिक रूप से उपयोगी images से celestial sphere को कितनी जल्दी रंग सकता है, न कि Falcon Heavy पैड से कितनी जल्दी उठता है।

इन images को वापस आना होगा। Camera पांच वर्षीय प्राथमिक मिशन के दौरान लगभग 2,500 terabytes downlink करेगा, जबकि Hubble ने 30 वर्षों में 172 terabytes भेजे हैं। इस तुलना पर ठहरकर सोचिए। Hubble ने तीन दशकों में 172 terabytes लौटाए। Roman से पांच वर्षों में लगभग 2,500 लौटाने की उम्मीद है। नया टेलीस्कोप थोड़ा अधिक productive नहीं है। यह data problem की अलग श्रेणी है। Ground systems, archives और उन्हें query करने वाले astronomers को trickle नहीं, firehose के लिए तैयार किया जा रहा है। 300-megapixel frame एक बड़ी file है। Hubble से 1,000 गुना तेज़ चलने वाला survey बड़ी files की बड़ी संख्या है। उस cadence के पांच साल 2,500 terabytes हैं—NASA के आंकड़े के आगे लगाए गए “about” को ध्यान में रखते हुए।

तीस बनाम पांच साल

पांच वर्षीय प्राथमिक मिशन baseline है, यह वादा नहीं कि टेलीस्कोप अपने पांचवें जन्मदिन पर मर जाएगा। यही वह अवधि है, जिसका इस्तेमाल NASA downlink, survey plan और 4.3 अरब डॉलर को उचित ठहराने वाले विज्ञान को परिभाषित करने के लिए कर रही है। इस अवधि में Roman से उम्मीद है कि वह Hubble द्वारा अपने से छह गुने लंबे career में एकत्र किए गए डेटा से कहीं अधिक डेटा जुटाएगा। Hubble के 30 वर्षों ने 172 terabytes दिए। Roman के पांच वर्षों से लगभग 2,500 की उम्मीद है। 300-megapixel detector इस मात्रा को संभव बनाता है। Wide field इस मात्रा को उपयोगी बनाता है। खाली terabytes बेकार होते। इन terabytes को एक map बनना है।

इसी map से Roman नाम वाला टेलीस्कोप Hubble की तुलना का हकदार बनता है, बिना Hubble की नकल हुए। Hubble ने ठहरकर देखा। Roman sweep करेगा। Hubble के 172 terabytes मूल्यवान हैं क्योंकि वे गहरे हैं। Roman के 2,500 terabytes यह दांव हैं कि Hubble-class resolution पर विस्तार ही वह missing atlas है।

एक atlas, एक powerhouse और अंधेरे में खोज

NASA Administrator Jared Isaacman ने कहा कि यह “पृथ्वी को ब्रह्मांड का नया atlas देगा।” Science chief Niki Fox ने इसे “एक जबरदस्त ताकत” बताया। ये इस launch के लिए NASA के नेतृत्व द्वारा दर्ज की गई दो व्याख्याएं हैं, और दोनों एक ही वस्तु की ओर दो कोणों से इशारा करती हैं। Atlas स्थान का दस्तावेज होता है। Powerhouse एक machine होती है। Roman को दोनों के रूप में प्रस्तुत किया जा रहा है: एक ऐसा survey, जो औद्योगिक पैमाने पर आकाश का chart बनाएगा, और एक ऐसी वेधशाला, जिसकी speed और field of view उस chart की शक्ति हैं।

Isaacman का atlas 2,500 terabytes, 1,000 गुना तेज़ scan और 300-megapixel wide-field camera है, जो उन क्षेत्रों को भर देगा जिन्हें Hubble के पास tile करने का समय कभी नहीं था। Fox का powerhouse उसी hardware को इमारत के दूसरी ओर से सुनता है: 7.9 फुट का mirror, रद्द किए गए National Reconnaissance Office spy-satellite कार्यक्रम से मिला optic, और 18,000 पाउंड को पृथ्वी से दस लाख मील दूर उठाने वाला Falcon Heavy। Fox के शब्दों में sheer subtle नहीं है। यह horsepower का दावा है।

उस horsepower के लक्ष्य सुंदर तस्वीरें नहीं हैं, हालांकि सुंदर तस्वीरें आएंगी। Flagship dark energy, dark matter और 100,000 से अधिक exoplanets की खोज करेगा। Dark energy उस चीज का नाम है जो भी ब्रह्मांड के विस्तार को तेज कर रही है। Dark matter उस mass का नाम है जो galaxies को आकार देता है और चमकता नहीं। Exoplanets दूसरे तारों के आसपास की दुनियाएं हैं। Hubble से 1,000 गुना तेज़ स्कैन करने वाला टेलीस्कोप इन समस्याओं के नमूने लेने से उन्हें गिनने तक पहुंचने का तरीका है। 100,000 से अधिक exoplanets कोई मुट्ठी भर discoveries नहीं, बल्कि census संख्या है। Dark energy और dark matter भी census problems हैं, भले ही जिन चीजों को गिना जा रहा है वे स्वयं प्रकाशमान न हों। उनके प्रभावों को उन चीजों पर गिना जाता है जो प्रकाश देती हैं: galaxies, supernovae और आकाश का बड़े पैमाने का वह pattern जिसे एक atlas में समाना चाहिए।

नौ महीने पहले, फिर भी flagship

Flagship नौ महीने पहले लॉन्च हो रहा है। NASA की hierarchy में flagship सबसे ऊंचा स्तर है: वह mission जो astrophysics के एक दशक को परिभाषित करता है, जिसके इर्द-गिर्द अन्य telescopes observing schedule और budget में घूमते हैं। Roman इसी श्रेणी की परियोजना है। साथ ही, मौजूदा timeline पर यह उस तारीख से पहले pad पर पहुंच रहा है, जिसकी उम्मीद जनता को कराई गई थी। 4.3 अरब डॉलर की वेधशाला के लिए early सामान्य headline नहीं है। Early ही यह headline है।

Early होने से मौसम नहीं बदलता। रविवार के लिए Space Force के मौसम अधिकारियों के पास अब भी 60 प्रतिशत अनुकूल परिस्थितियों का अनुमान है। Early होने से रॉकेट छोटा नहीं होता। SpaceX Falcon Heavy अब भी Kennedy Space Center के पैड 39A से उड़ने वाला वाहन है। Early होने से गंतव्य नहीं बदलता। Sun-Earth L2 अब भी पृथ्वी से लगभग दस लाख मील दूर है। Early केवल उस क्षण को बदलता है, जब atlas बनना शुरू हो सकता है और 300-megapixel camera उसे भरना शुरू कर सकता है।

यदि रविवार का सुबह 7:26 बजे EDT वाला प्रयास सफल होता है, तो Nancy Grace Roman Space Telescope Florida से 18,000 पाउंड, 42 फुट का cargo बनकर रवाना होगा, जिसमें 7.9 फुट का दान किया गया mirror और 300-megapixel camera होगा। यदि यह station तक पहुंचता है, तो पांच वर्षीय प्राथमिक मिशन में archive को लगभग 2,500 terabytes से भर देगा—इतना डेटा जिसे Hubble ने 30 वर्षों में 172 terabytes के साथ हासिल नहीं किया। Isaacman का atlas और Fox का powerhouse उस haul के दो नाम हैं। Dark energy, dark matter और 100,000 से अधिक exoplanets की खोज ही वह कारण है, जिसके लिए NASA ने इसे सबसे पहले 4.3 अरब डॉलर खर्च करके Falcon Heavy पर, नौ महीने पहले, 60 प्रतिशत वाले आकाश के नीचे भेजने का निर्णय लिया।